根域限制對巨峰葡萄不同部位糖積累分配的影響

韓真 李秀杰 李晨

摘要：以3年生巨峰葡萄植株為試材，測定了根域限制條件下不同發(fā)育時期葉片、韌皮部及果實生長發(fā)育過程中糖積累和分配的變化。結果表明：在根域限制條件下，巨峰葡萄不同部位糖的組成和含量不同。葉片中主要積累葡萄糖、果糖、蔗糖不同時期含量變化較大，韌皮部主要積累蔗糖（54.63%～87.66%），果實主要積累葡萄糖和果糖（87.19%～92.90%）。根域限制處理明顯增加了韌皮部中的蔗糖含量及果實中的葡萄糖、果糖、蔗糖含量。始熟期葡萄果實中各種糖含量大幅增加，是根域限制影響葡萄糖含量的關鍵時期。

關鍵詞：根域限制；巨峰葡萄；可溶性糖；積累分配

中圖分類號：S663.101文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）08-0050-04

AbstractUsing 3-year-old Kyoho grape plants as materials， the soluble sugar content changes in leaves， phloem and fruits during the berry development were measured under root restriction. The results showed that the composition and contents of soluble sugar in different parts of Kyoho grape were different. The leaves of Kyoho grape fruits mainly accumulated glucose， fructose and sucrose， and their contents had great changes at different stages. The phloem mainly accumulated sucrose（54.63%～87.66%）， and the grape fruits mainly accumulated glucose and fructose（87.19%～92.90%）. The root restriction apparently increased the sucrose content in phloem and glucose， fructose and sucrose contents in fruits. At the beginning of maturity stage， the soluble sugar contents in fruits increased rapidly， so it was also the key stage to affect soluble sugar accumulation by root restriction.

KeywordsRoot restriction； Kyoho grape； Soluble sugar； Accumulation and distribution

葡萄果實糖積累是一個復雜的過程，光合產(chǎn)物需要在源器官（葉片）裝載到載體上，經(jīng)長距離運輸再卸載到果實細胞中[1，2]。葉片光合產(chǎn)物向葡萄果實的運轉和分配是通過韌皮部實現(xiàn)的。葡萄韌皮部的糖運輸形式為蔗糖，蔗糖從果皮內(nèi)的末梢維管束卸載時，會分解成葡萄糖和果糖，這個過程可能發(fā)生在質(zhì)外體、細胞質(zhì)和液泡中[3]，而后己糖貯藏于液泡中，從而在果肉中得到積累[4]。

根域限制就是利用物理或生態(tài)的方式將果樹根系控制在一定的容積內(nèi)，通過控制根系生長來調(diào)節(jié)地上部的營養(yǎng)生長和生殖生長，是一種新型栽培技術[5]。該技術在葡萄上的大量應用研究表明，根域限制不僅具有抑制營養(yǎng)生長、改善果實品質(zhì)的作用，還可以增加葡萄果肉中葡萄糖、果糖和蔗糖含量[6-9]，但有關根域限制對葡萄不同時期各部位糖含量變化的研究卻不多見。

本試驗以3年生巨峰葡萄為材料，研究根域限制對其不同發(fā)育時期葉片、韌皮部、果實中糖積累和分配的影響，探究根域限制對其糖代謝影響的機理，以期為葡萄根域限制栽培提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

試驗于2013年在山東省果樹研究所天平湖試驗基地進行。將3年生巨峰葡萄植株栽植于地下四壁和底部鋪墊微孔無紡布圍成的容積為60 L 的區(qū)域（長50 cm、寬40 cm、深30 cm），填入土肥混合物（園土∶有機肥∶河沙=3∶2∶1），作為根域限制處理（RR）。以田間常規(guī)栽培、根域未作限制且長勢一致的同齡樹作為對照（CK）。處理和對照各10株，兩處理均分2列，以株距0.5 m、行距1.0 m 的間距定植。

1.2取樣方法

分別于果實硬核期（7月16日）、始熟期（7月25日）、轉色期（8月13日）、成熟期（8月27日）對根域限制處理及對照植株果穗大小一致的枝條進行取樣。果實取樣：每穗采10粒果實，重復3次，液氮速凍。韌皮部及葉片取樣：在采取果實的枝條上采取健康、無病害、功能健全的韌皮部、葉片，處理與對照各選定10個新梢韌皮部、30個葉片，洗凈擦干后用四分法快速取樣混勻后用液氮速凍，置于-80℃冰箱中待測定。

1.3可溶性糖含量的測定

取混合果樣2 g，用5 mL 80%乙醇研碎，于75℃浸提10 min，4 000×g離心10 min，收集上清液；再用 10 mL 80%乙醇分2次清洗殘渣，取上清液；合并，定容至25 mL，搖勻后取2 mL 于烘箱中蒸干，殘渣用 1 mL 重蒸水溶解后，采用高效液相色譜法測定。

可溶性糖含量采用島津RID-10A示差折光檢測器測定。色譜條件：靈敏度4，色譜柱為YMC-pack polyamineⅡ（250 mm×4.6 mm，5 μm），柱溫：30℃；流動相為乙腈∶水=75∶25（V∶V），流速為0.8 mL/min；進樣量：10 μL。

2結果與分析

2.1根域限制對巨峰葡萄葉片可溶性糖含量的影響

由圖1可見，不同發(fā)育時期根域限制處理的葉片果糖含量均高于對照，除成熟期外，葡萄糖和蔗糖含量也均高于對照。其中，葡萄糖含量為轉色期最高，是對照的2.36倍，其次是硬核期、始熟期，成熟期最低。果糖含量為硬核期最高，是對照的2.34倍，其次是成熟期、轉色期，始熟期最低。蔗糖含量為轉色期最高，是對照的1.27倍，其次為硬核期、成熟期，始熟期最低。成熟期葡萄糖含量比對照降低了22.78%，蔗糖含量比對照降低了37.05%，而果糖含量卻比對照增加了85.43%。

2.2根域限制對巨峰葡萄新梢韌皮部可溶性糖含量的影響

由圖2可見，韌皮部中的可溶性糖主要為蔗糖，占可溶性糖總含量的54.63%～87.66%，葡萄糖和果糖含量較少。可見，蔗糖是葡萄光合產(chǎn)物的主要運輸形式，新梢韌皮部中蔗糖隨果實發(fā)育進程緩慢增加。

不同發(fā)育時期根域限制處理的韌皮部中蔗糖含量明顯高于對照，其中轉色期含量最高，而始熟期較對照增加最多，增幅達49.87%。根域限制條件下不同發(fā)育時期相比，轉色期、成熟期、始熟期蔗糖含量分別比硬核期增加了63.42%、55.06%、42.00%。此外，葡萄糖和果糖含量在轉色期和成熟期均較對照減少，轉色期的葡萄糖含量較對照減少最多，比對照減少了60.83%。

2.3根域限制對巨峰葡萄果實可溶性糖含量的影響

由圖3可以看出，巨峰葡萄果實中主要含葡萄糖和果糖，二者含量占可溶性糖總含量的87.19%～92.90%，蔗糖含量相對較少。根域限制處理明顯提高了果實中的可溶性糖含量，其中，葡萄糖含量轉色期最高，比對照增加了17.81%；果糖和蔗糖含量成熟期最高，分別比對照增加了3.20%和191%。此外，始熟期葡萄糖、果糖和蔗糖的含量與硬核期相比變化較明顯，分別為硬核期的1.25、2.49、1.21倍。

3討論與結論

葡萄是果實糖分積累較高的果樹品種，其果實含糖量可達25%～80%，且糖的種類和數(shù)量決定其品質(zhì)[10]。糖含量的高低是衡量果實品質(zhì)的重要指標，因此深入了解果實糖分積累機制，通過改善栽培措施或者利用分子手段調(diào)節(jié)糖積累過程可以提高葡萄漿果的含糖量及品質(zhì)[11]。

根域限制作為一種物理脅迫，顯著影響果實中的糖分代謝。關于葡萄果實發(fā)育過程中糖分含量變化及蔗糖代謝相關酶活性的研究己經(jīng)有較多的報道[12-14]。謝兆森等[10，18，19]研究表明根域限制能夠促進葡萄果實中的糖分積累。根域限制處理提高果實糖含量可能與ABA和成熟蛋白信號轉導有關；此外，根域限制改變了韌皮部輸導組織的結構，形成更加便利于光合產(chǎn)物長距離運轉和在庫端卸載的結構體系和生理狀態(tài)（酸性轉化酶活性增強）；ABA 的大幅提高促使質(zhì)外體途徑的糖運轉載體基因轉錄、活化H+-ATPase，使葉片光合產(chǎn)物能夠快速高效地卸載到漿果細胞內(nèi)。盧彩玉等[12]研究表明根域限制顯著提高了酸性轉化酶（AI）活性，是提高果實中糖分積累的主要原因。

本研究發(fā)現(xiàn)，根域限制對巨峰葡萄不同時期葉片、韌皮部和果實中的可溶性糖含量的影響不同。葉片進行光合作用，主要積累葡萄糖、果糖、蔗糖，葡萄糖含量以轉色期最高，為對照的2.36倍，果糖含量以硬核期最高，為對照的2.34倍，蔗糖含量以轉色期最高，為對照的1.27倍。葉片中在發(fā)育后期以蔗糖為主，葡萄糖和果糖的含量低。韌皮部主要含有蔗糖，且轉色期含量最高，比對照增加了27.88%。果實以積累葡萄糖和果糖為主，葡萄糖含量為始熟期最高，果糖含量為成熟期最高。由此可見，在光合產(chǎn)物運轉途徑上從“源”到“庫”各部位糖分的組成和含量不同，在葉片（源器官）中，葡萄糖、果糖和蔗糖都存在，韌皮部中蔗糖含量高，說明了蔗糖是主要運輸形式，其積累與降解狀況對葉片的光合產(chǎn)物積累及運輸可能具有調(diào)節(jié)作用[14-16]。進入果實（庫器官）后，葡萄糖和果糖含量較高，蔗糖含量低，說明蔗糖進入果實后被轉化為葡萄糖和果糖。根域限制處理韌皮部中蔗糖的含量顯著高于對照，說明根域限制處理增加了糖卸載量，促進了光合產(chǎn)物向果實運轉，明顯提高了巨峰果實后期糖分的積累。

根域限制處理對葡萄果實發(fā)育過程中糖含量的影響主要體現(xiàn)在始熟期和轉色期，在此過程中加快了糖分的積累速率，增加了葡萄糖、果糖、蔗糖的含量。謝周等[13]研究表明，不同生長發(fā)育時期葡萄器官中糖含量變化很大，始熟期是葡萄果實成熟生長和顏色改變的開始，此期持續(xù)時間短，生長變化劇烈，果實軟化，糖含量增加，酸含量下降，一些酶活性增加。本試驗中根域限制處理的韌皮部蔗糖含量在始熟期較對照增加最多；不同發(fā)育時期相比，轉色期比硬核期蔗糖含量增加63.42%。始熟期果實的葡萄糖和果糖的含量分別為硬核期的1.25、2.49倍。

果實是重要的庫器官，改變庫強能顯著改變源葉中的可溶性糖含量。果實庫強越低，源葉中的可溶性糖含量越高。源葉可溶性糖在果實不同發(fā)育階段的差異，可能是由于測定當天的氣候條件不一致，更重要的是由于不同發(fā)育階段的果實庫強有所差異。根域限制增加了果實的庫強，同時葉片中同化物分配到果實的比例也增加，因此，提高了糖的含量。楊天儀[17]研究發(fā)現(xiàn)，根域限制后‘峰后葡萄果實韌皮部果糖、葡萄糖和總糖的卸載高于對照，表明根域限制后光合同化產(chǎn)物流向果實的部分相對增加，用于葡萄營養(yǎng)生長的同化養(yǎng)分相對減少。本試驗中根域限制處理明顯提高了果實中的可溶性糖含量，葡萄糖、果糖含量在始熟期分別較對照增加7.33%、87.75%。

綜上所述，根域限制促進了葡萄的糖分積累，提高了果實品質(zhì)，始熟期是根域限制影響葡萄糖含量的關鍵時期。但糖分代謝過程十分復雜，根域限制對糖積累相關植物激素信號、代謝相關酶的影響是揭示根域限制對葡萄生長和發(fā)育調(diào)控機制的重點，仍需進一步研究。

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